Translate

Παρασκευή, 24 Ιανουαρίου 2014

Μετεωρολογικές προβλέψεις μιας μαύρης τρύπας από τον Χόκινγκ



Σύμφωνα με την τελευταία δημοσίευση του φυσικού Στέφεν Χόκινγκ, με τον τίτλο «Διατήρηση της πληροφορίας και μετεωρολογικές προβλέψεις για μαύρες τρύπες», ο ορίζοντας γεγονότων μίας μαύρης τρύπας, το όριο δηλαδή πέρα από το οποίο τίποτε δε μπορεί να διαφύγει, ίσως να είναι μία έννοια που θα πρέπει να καταργηθεί από τα βιβλία της κοσμολογίας ως ασύμβατη με τις κατεστημένες φυσικές θεωρίες.

Η Γενική Σχετικότητα, η θεωρία που ανέπτυξε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν στις αρχές του 20ού αιώνα ασχολείται με τη βαρύτητα, την επικρατέστερη δύναμη στις μεγάλες αποστάσεις*. Ο έτερος πυλώνας γύρω από τον οποίο αναπτύχθηκε η σύγχρονη επιστήμη είναι η κβαντική μηχανική, η θεωρία που ασχολείται με φαινόμενα του μικρόκοσμου. Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της φυσικής, είναι πως οι δύο αυτές θεωρήσεις του κόσμου δεν ταιριάζουν σε μία ενιαία θεωρία.
Η ιδέα πως εντέλει πρέπει να υπάρχει μία και μοναδική θεωρία που να περιλαμβάνει όλα τα φυσικά φαινόμενα πηγάζει από το γεγονός πως λίγες στιγμές μετά τη δημιουργία όλες οι δυνάμεις ήταν ενωμένες σε μία. Έτσι, καθώς η εύρεση μίας γενικότερης θεωρίας κβαντικής βαρύτητας αποτελεί ίσως μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη φυσική, οι μαύρες τρύπες έχουν έρθει στο προσκήνιο καθώς θεωρούνται τα καλύτερα «εργαστήρια» για μία τέτοια έρευνα, αφού σε αυτές συνδυάζονται έντονα βαρυτικά και κβαντικά φαινόμενα.
Από την κλασική σκοπιά, δεν υπάρχει διαφυγή από μία μαύρη τρύπα όταν οτιδήποτε (ακόμη και το φως) εισέλθει εντός του ορίζοντα γεγονότων της. Τη δεκαετία του ’70 όμως, ο Χόκινγκ είχε προβλέψει πως η κβαντική φύση των μελανών οπών τους επιτρέπει να ακτινοβολούν και η ακτινοβολία αυτή τις οδηγεί αναπόφευκτα στην εξαΰλωσή τους.
Ένα ερώτημα που απασχολεί τους φυσικούς έκτοτε είναι η διατήρηση της πληροφορίας μετά την εξαΰλωση της τρύπας. Η ακτινοβολία Χόκινγκ προβλέπει τη δημιουργία ζευγών σωματιδίων στις παρυφές του ορίζοντα γεγονότων, το ένα από τα οποία διαφεύγει στο διάστημα με τη μορφή ακτινοβολίας, ενώ το άλλο παγιδεύεται εντός του ορίζοντα γεγονότων.  Τα δύο σωματίδια είναι όμως κβαντικά «μπλεγμένα» και οι ιδιότητες του ενός επηρεάζουν τις ιδιότητες του άλλου.
Όταν οι μαύρες τρύπες εξατμιστούν καταρρέει η κυματοσυνάρτηση* που τις περιγράφει, γεγονός που δεν επιτρέπεται από τις βασικές αρχές τις κβαντομηχανικής, αφού οδηγεί στην απώλεια πληροφορίας, κάτι που πρόκειται ασφαλώς για παράδοξο. Μία ιδέα που έχει προταθεί εδώ και δύο περίπου χρόνια για να ξεπεραστεί το εμπόδιο αυτό, είναι η ύπαρξη ενός τείχους προστασίας» στον ορίζοντα γεγονότων, το οποίο δεν επιτρέπει τη δημιουργία ζευγών σωματιδίων στον ορίζοντα γεγονότων.

EPA/SALVATORE DI NOLFI
Για να απαντήσει στο παράδοξο της πληροφορίας, ο Χόκινγκ επανέρχεται με μία νέα ιδέα που καταργεί την έννοια του ορίζοντα γεγονότων γύρω από τη μαύρη τρύπα. Σύμφωνα με το βρετανό επιστήμονα, εάν ισχύει πως η θεωρία της κβαντικής βαρύτητας θα πρέπει να έχει μία συγκεκριμένη συμμετρία*, οι έννοιες του ορίζοντα γεγονότων και του τείχους προστασίας είναι πρακτικά αδύνατες. Εάν το σκεπτικό του καθηγητή είναι σωστό, επανέρχεται η ιδέα της απώλειας πληροφορίας σε μία μαύρη τρύπα, σώνεται όμως η μοναδικότητα, η οποία διασφαλίζει πως το άθροισμα των πιθανοτήτων ενός ενδεχομένου είναι ίσο με τη μονάδα. Είναι μία μεταστροφή σκέψης για το Χόκινγκ, ο οποίος το 1997 είχε στοιχηματίσει με συναδέλφους του πως είναι δυνατό να χαθεί πληροφορία μέσα σε μία μαύρη τρύπα, και το 2004 είχε παραδεχθεί πως έκανε λάθος. Φαίνεται λοιπόν πως η μάχη για αυτό το στοίχημα θα κρατήσει ακόμη για κάποια χρόνια.
Επεξηγήσεις:
Εμβέλεια της βαρύτητας: Η βαρύτητα είναι μακράν η ασθενέστερη δύναμη από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο Σύμπαν. Επικρατεί όμως στις μεγάλες αποστάσεις καθώς οι ηλεκτρικές δυνάμεις δεν αναπτύσσονται σε μακροσκοπική κλίμακα αφού η ύλη είναι κατά βάση ηλεκτρικά ουδέτερη, ενώ οι πυρηνικές δυνάμεις έχουν πολύ μικρή εμβέλεια δράσης.  
Κυματοσυνάρτηση: Μαθηματική συνάρτηση που αποτελεί λύση της κβαντικής εξίσωσης Schrödinger, στην οποία εμπεριέχεται όλη η γνωστή πληροφορία για ένα σωματίδιο ή ένα σύστημα σωματιδίων. Η φυσική της ερμηνεία της είναι πως πρόκειται για ένα κύμα πιθανοτήτων.    
Συμμετρία CPT (Charge – Parity – Time): Η σύγχρονη φυσική είναι δομημένη γύρω από την έννοια των συμμετριών, καθώς κάθε συμμετρία υπονοεί και μία αρχή διατήρησης. Η συμμετρία CPT συγκεκριμένα, θεωρείται πανταχού παρούσα σε κάθε τοπική κβαντική θεωρία.                                     http://www.naftemporiki.gr

Δεν υπάρχουν σχόλια: